Erasure Verification에 대한 이해

Erasure Verification이란?

 

  Erasure Verification은 ISPE의 각각 step 별로, 혹은 지우기 operation을 완료 후에, 지우기가 제대로 되었는지를 검증하는 동작이다. 이는 기능적으로 볼 때, read operation 혹은 program Verification과 거의 유사한 기능으로, Floating Gate가 원하는 문턱 전압 Level까지 제대로 전자들이 방전되었나를 점검하여, 목표에 충족하지 못한 것으로 확인되면, 지우기를 계속 수행한다. 문턱 전압값 중에서 read level과 프로그램 Verification level, Erasure Verification은 제각각 목적에 맞도록 다르게 설정되어 있다. Erasure Verification 레벨은 문턱 전압 분포의 right wing에 자리 잡고 있다. 즉, 지우기 분포 내의 모든 지운 셀들은 Erasure Verification level보다는 좌측에 위치하여야 한다.

  지우기 동작 flow는 ISPE를 진행하면서, 마지막 erasure target에 충족되었는지의 여부를 점검하기 위한 단계별 flow로서, 지우기의 최종 target의 완료 여부를 Verification 하여 완료되지 않으면, ISPE를 한 단계씩 상승시켜가며 erasure target까지 Floating Gate가 지워질 수 있도록 계속적으로 ISPE를 실시한다. 즉, ISPE의 각 지우기 step 별 Verification은 step마다 지우기 후에 target cell을 읽어서 해당 bit line에 전류가 흐르는지를 측정하여, 각 지우기 step에서의 지우기 완료 여부를 확인하다. Target lit line에 전류가 흐르지 않으면 지우기가 target에 충족하지 못한 셀이므로 다음 step pulse의 ISPE를 진행하고, bit line에 전류가 흐르면 target cell의 지우기가 완료된 것으로 판단하여 해당 ISPE Step 혹은 해당 지우기 조건에서 ISPE를 종료한다.

  지우기 operation을 하기 전, Floating Gate가 프로그램 상태일 때는 Verification 결과, 해당되는 셀들이 모두 Off 상태로 나타나다가, 지우기가 진행됨에 따라 Verification 결과가 On 상태의 셀들이 증가하고, 목표 되는 모든 셀이 지우기가 완료되면 Verification 결과가 모두 On 상태로 확인된다. ISPE step 별 지우기도 ISPP step 별 program과 마찬가지로, 장점은 지우기 한 후에 문턱 전압 분포 폭을 줄이는 데 있으며, 분포 폭 축소 메커니즘은 프로그램 operation과 동일하고, 단점은 1-pulse erasure operation에 비하여 지우기 시작이 늘어난다는 것이다.

 

 

 

Verification 관련 사진

 

 

Erasure Verification Condition

 

  Erasure Verification 동작은 read 혹은 program verification과 유사하여, page 단위로 수행된다. 이는 select 된 block 내의 word line에 ascending 하게 전압을 인가하여, target 트랜지스터가 지워진 상태인지의 여부를 점검한다. Verification 동작은 read 동작과 유사하다. 일단, 지우기 operation을 수행한 이후에 해당 셀들이 잘 지워졌는지 확인하기 위해 word line의 Gate에 내가 설정한 verify level을 인가한 뒤, bit line 쪽으로는 특정 전압(Vcc)을 인가하게 되면, 모든 셀이 내가 Target 한 문턱 전압보다 낮아진 경우에는 On Cell로 그렇지 않았을 때 Off Cell로 나오게 될 것이다. 만약 Off Cell로 나오게 되면, ISPE를 통해 추가 지우기 동작을 수행한 이후에 다시 Verification을 하여 On Cell인지 Off Cell 인지를 점검하면 된다. 이런 동작을 반복해서 모든 Cell이 On Cell로 나오게 된다면 지우기 동작은 종료하게 된다. Verification 완료 후에는 erasure를 완료한 block은 inhibit 하여 더 이상 지우기 동작을 진행하지 못하도록 한다. 

  Erasure operation은 Erasure, Verification, Block Inhibit의 과정으로 진행되는데, 지우기 시에 사용되는 기능 block으로는 command를 처리하는 command logic과 DQ Control, command register block이 있고, block address를 선별하고 지정해주는 address register와 row decoder가 있다. 지우기 동작은 data pattern을 이용한 동작을 하지 않으므로 data input이 필요 없고, x축 decoder를 이용한 block accessing만 진행한다. Erasure와 Verification은 앞서 설명해 드렸다. Block inhibit은 독립된 flow로서, 다른 Block이 Erase 동작을 할 때, 이미 Erase가 완료된 동작은 더 이상 Erase가 진행되지 않도록 막아두는 것으로 생각하면 되겠다.